KR20230046218A - 게이트 밸브, 기판 처리 시스템 및 게이트 밸브의 동작 방법 - Google Patents

게이트 밸브, 기판 처리 시스템 및 게이트 밸브의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 시일 시의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있는 기술을 제공한다. 게이트 밸브는, 2개의 구획의 경계부에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단한다. 게이트 밸브는, 베이스와, 베이스에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체를 이동시키는 제1 이동 기구와, 제1 가동체에 설치되고, 제1 이동 기구와 다른 타이밍에 동작하여, 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체를 이동시키는 제2 이동 기구와, 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체를 구비한다. 제1 직선 궤도 및 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행하다.

Description

게이트 밸브, 기판 처리 시스템 및 게이트 밸브의 동작 방법{GATE VALVE, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM, AND METHOD OF OPERATING GATE VALVE}
본 개시는, 기판 처리 시스템 및 게이트 밸브의 동작 방법에 관한 것이다.
게이트 밸브는, 기판을 처리하는 프로세스 모듈과, 기판을 반송하는 반송 모듈의 경계부에 마련되고, 시일에 의해 프로세스 모듈과 반송 모듈간의 연통을 차단한다. 이러한 종류의 게이트 밸브는, 연통 개소를 시일하는 시일재의 내구성을 높이기 위해서, 적절한 압박 방향 및 압박력으로 시일할 것이 요구된다.
예를 들어, 특허문헌 1에 개시된 게이트 밸브는, 제1 구동 장치에 의해 밸브체를 종방향으로 이동시킨 후, 제1 구동 장치와 별도 위치에 있는 제2 구동 장치에 의해 밸브체를 횡방향으로 이동시켜서 시일을 행한다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 게이트 밸브는, 밸브체의 종방향의 이동에 따라서 밸브체의 상부의 단차에 마련된 시일재에 의해, 종방향으로 시일을 행한다.
일본 특허 공개 제2013-231461호 공보 일본 특허 공개 제2007-309337호 공보
본 개시는, 시일 시의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 2개의 구획의 경계부에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단하는 게이트 밸브이며, 베이스와, 상기 베이스에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체를 이동시키는 제1 이동 기구와, 상기 제1 가동체에 설치되고, 상기 제1 이동 기구와 다른 타이밍에 동작하여, 상기 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체를 이동시키는 제2 이동 기구와, 상기 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체를 구비하고, 상기 제1 직선 궤도 및 상기 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행한, 게이트 밸브가 제공된다.
일 양태에 의하면, 시일 시의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 전체 구성예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 2는 게이트 밸브가 설치되어 있는 경계부, 프로세스 모듈 및 반송 모듈의 일부를 도시하는 개략 측면도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 게이트 밸브의 각 구성을 도시하는 개략 사시도이다.
도 4의 (a)는, 도 3의 게이트 밸브의 각 구성을 도시하는 개략 측면도이며, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 화살표 A 방향에서 본 게이트 밸브의 개략도이다.
도 5는 수평 액추에이터에 적용되는 차동 나사 기구를 도시하는 개략 종단면도이다.
도 6의 (a)는, 게이트 밸브의 폐색 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 6의 (b)는, 밸브체의 폐색 동작을 도시하는 설명도이다.
도 7의 (a)는, 게이트 밸브의 개방 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 7의 (b)는, 밸브체의 개방 동작을 도시하는 설명도이다.
도 8은 제2 실시 형태에 관한 게이트 밸브의 각 구성을 도시하는 개략 사시도이다.
도 9는 도 8의 게이트 밸브의 개략 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1은, 기판 처리 시스템(100)의 전체 구성예를 도시하는 개략 평면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 시스템(100)은, 기판의 일례인 웨이퍼(W)를 처리하는 프로세스 모듈(110)을 복수 구비하는 클러스터 구조(멀티 챔버 타입)의 반도체 제조 장치이다. 복수의 프로세스 모듈(110)은, 적절한 진공 분위기로 감압되어, 소정의 처리(클리닝 처리, 에칭 처리, 성막 처리 등)를 웨이퍼(W)에 실시한다.
또한, 기판 처리 시스템(100)은, 각 프로세스 모듈(110) 이외에, 반송 모듈(120), 복수의 로드 로크부(131, 132), 로드 모듈(140), 로드 포트(150) 및 제어 장치(160)를 구비한다. 기판 처리 시스템(100)은, 각 프로세스 모듈(110)(제1 구 획)과 반송 모듈(120)(제2 구획)을 인접 배치하고 있다. 그리고, 기판 처리 시스템(100)은, 프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120)의 경계부(10)에, 프로세스 모듈(110)의 개폐를 행하는 게이트 밸브(1)를 갖는다.
기판 처리 시스템(100)의 반송 모듈(120)은, 복수의 방(프로세스 모듈(110), 로드 로크부(131, 132))과 연결되어, 소정의 진공 분위기로 감압된다. 반송 모듈(120)은, 웨이퍼(W)를 반송하는 진공 반송 장치(121)를 내부에 구비한다. 진공 반송 장치(121)는, 각 프로세스 모듈(110)의 게이트 밸브(1)의 개방에 따라, 각 프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120) 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다. 또한, 진공 반송 장치(121)는, 각 로드 로크부(131, 132)의 게이트 밸브(131a, 131a)의 개방에 따라, 각 로드 로크부(131, 132)와 반송 모듈(120) 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다.
각 로드 로크부(131, 132)는, 반송 모듈(120)과 로드 모듈(140) 사이에 마련되어, 실내를 대기 분위기와 진공 분위기로 전환한다. 각 로드 로크부(131, 132)는, 웨이퍼(W)를 적재하는 스테이지(도시하지 않음)와, 반송 모듈(120)측의 게이트 밸브(131a, 132a)와, 로드 모듈(140)측의 도어 밸브(131b, 132b)를 구비한다. 각 로드 로크부(131, 132)는, 진공 분위기의 상태에서, 각 게이트 밸브(131a, 132a)의 개폐에 의해 반송 모듈(120)과 연통한다. 또한, 각 로드 로크부(131, 132)는, 대기 분위기의 상태에서, 각 도어 밸브(131b, 132b)의 개폐에 의해 로드 모듈(140)과 연통한다.
로드 모듈(140)은, 대기 분위기로 되어 있고, 예를 들어 청정 공기의 다운 플로가 형성되어 있다. 또한, 로드 모듈(140)은, 웨이퍼(W)를 반송하는 대기 반송 장치(141)와, 웨이퍼(W)의 위치 정렬을 행하는 얼라이너(142)를 구비한다.
또한, 로드 모듈(140)의 벽면에는 로드 포트(150)가 마련되어 있다. 로드 포트(150)는, 웨이퍼(W)가 수용된 캐리어(C) 또는 빈 캐리어(C)가 설치된다. 캐리어(C)로서는, 예를 들어 FOUP(Front Opening Unified Pod) 등을 사용할 수 있다.
대기 반송 장치(141)는, 각 도어 밸브(131b, 132b)의 개폐에 따라, 각 로드 로크부(131, 132)와 로드 모듈(140) 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다. 또한, 대기 반송 장치(141)는, 얼라이너(142)와 로드 모듈(140) 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다. 또한, 대기 반송 장치(141)는, 로드 포트(150)에 설치된 캐리어(C)와 로드 모듈(140) 사이에서 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다.
제어 장치(160)는, 도시하지 않은 1 이상의 프로세서, 메모리, 입출력 인터페이스 및 전자 회로를 갖는 제어용 컴퓨터이다. 제어 장치(160)는, 메모리에 기억된 프로그램 및 레시피를 프로세서가 실행함으로써, 각 프로세스 모듈(110)에 대하여 웨이퍼(W)의 처리를 지령하고, 또한 웨이퍼(W)의 반송을 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(160)는, 먼저 대기 반송 장치(141) 및 진공 반송 장치(121)를 제어하여, 로드 포트(150)에 설치된 캐리어(C)의 웨이퍼(W)를 얼라이너(142)로 위치 조정하여, 로드 로크부(131)를 통해서 반송 모듈(120)에 반송한다.
그리고, 제어 장치(160)는, 진공 반송 장치(121)를 제어하여, 반송 모듈(120)로부터 각 프로세스 모듈(110)에 대하여 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행한다. 또한, 제어 장치(160)는, 각 프로세스 모듈(110)에 반송한 웨이퍼(W)에 대하여, 소정의 처리(클리닝 처리, 에칭 처리, 성막 처리 등)를 실시한다. 1개 또는 복수의 프로세스 모듈(110)에서 웨이퍼(W)를 처리한 후, 제어 장치(160)는, 반송 모듈(120), 로드 로크부(132)를 경유해서 로드 모듈(140)에 웨이퍼(W)를 반출한다. 그리고, 대기 반송 장치(141)는, 처리 후의 웨이퍼(W)를 빈 캐리어(C)에 반입한다.
예를 들어, 각 프로세스 모듈(110) 중 소정의 프로세스 모듈(110A)은, 원료 가스를 화학 반응시켜, 웨이퍼(W)의 표면에 박막을 퇴적하는 성막 처리(CVD)를 행하도록 구성된다. 이 경우, 프로세스 모듈(110A)은, 진공 분위기이면서 또한 고온화 가능한 처리 용기(111)를 갖는다.
도 2는, 게이트 밸브(1)가 설치되어 있는 경계부(10), 프로세스 모듈(110A) 및 반송 모듈(120)의 일부를 도시하는 개략 측면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(111)는, 예를 들어 알루미늄에 의해 형성되고, 측벽(112), 천장벽(113) 및 저벽(114)을 구비한다. 또한, 처리 용기(111)에 있어서 반송 모듈(120)에 대향하는 측벽(112)에는, 처리 용기(111)의 처리 공간(111a)과 경계부(10)를 연통하는 프로세스측 개구(115)가 마련되어 있다.
처리 용기(111)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 보유 지지하는 적재대(116)가 마련된다. 성막 처리를 행하는 프로세스 모듈(110A)은, 플라스마를 생성하는 플라스마 생성부, 플라스마 여기용 가스나 원료 가스를 공급하는 가스 공급부, 및 가스를 배출하는 가스 배출부 등을 구비한다(모두 도시하지 않음).
한편, 반송 모듈(120)은, 진공 반송 장치(121)를 수용한 내부 공간(122a)이 형성된 하우징(122)을 갖는다. 하우징(122)은, 측벽(123), 천장벽(124) 및 저벽(125)을 구비하는 상자 형상으로 형성되어 있다. 하우징(122)의 측벽(123)에서 각 프로세스 모듈(110)(프로세스 모듈(110A))에 대향하는 개소에는, 내부 공간(122a)과 경계부(10)를 연통하는 반송측 개구(126)가 마련되어 있다. 예를 들어, 반송측 개구(126)의 개구 면적은, 프로세스측 개구(115)의 개구 면적에 대하여 크게 형성된다.
각 프로세스측 개구(115) 및 각 반송측 개구(126)는, 반송 모듈(120)로부터 프로세스 모듈(110) 각각에 웨이퍼(W)를 반입시키고, 또한 프로세스 모듈(110) 각각으로부터 반송 모듈(120)에 웨이퍼(W)를 반출시킨다. 경계부(10)에 마련되는 게이트 밸브(1)는, 경계부(10)를 개방함으로써 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 가능하게 하는 한편, 경계부(10)를 폐색함으로써 프로세스 모듈(110)에서의 감압 등의 처리를 가능하게 한다.
경계부(10)는, 반송 모듈(120)의 하우징(122)에 인접하도록 마련되는 단열 부재(11)와, 단열 부재(11)와 프로세스 모듈(110)의 처리 용기(111) 사이에 마련되는 블록체(12)를 갖는다. 단열 부재(11) 및 블록체(12)의 내부에는, 프로세스측 개구(115)와 반송측 개구(126) 사이를 연결하는 연통 공간(13)이 형성되어 있다. 또한, 경계부(10)는, 프로세스 모듈(110)의 프로세스 시의 온도 등을 감안하여, 적절한 구성을 취하면 되며, 예를 들어 단열 부재(11)를 구비하지 않아도 된다.
단열 부재(11)는, 열전도율이 낮은 재료(수지 재료, 스테인리스 등의 금속 재료)에 의해 형성되고, 편평한 통 형상(환상)을 띠고 있다. 단열 부재(11)는, 프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120) 사이를 단열한다. 단열 부재(11)의 내부에는, 연통 공간(13)을 구성하는 연통 구멍(11a)이 마련되어 있다. 연통 구멍(11a)은, 반송측 개구(126)의 개구 형상과 대략 동일한 단면 형상으로 형성되어 있다.
블록체(12)는, 예를 들어 알루미늄 합금, 스테인리스 등의 금속 재료에 의해 형성되고, 단열 부재(11)보다도 연직 방향으로 긴 통 형상을 띠고 있다. 또한, 연통 공간(13)의 연장 방향(프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120)이 배열되는 방향)을 따른 블록체(12)의 두께는, 단열 부재(11)의 두께보다도 두껍게 되어 있다.
블록체(12)의 내부에는, 연통 공간(13)을 구성하는 반송측 공간(14), 수용 공간(15) 및 프로세스측 공간(16)이 마련되어 있다. 즉, 경계부(10)의 연통 공간(13)은, 반송 모듈(120)측으로부터 각 프로세스 모듈(110)측을 향해서 순서대로, 연통 구멍(11a), 반송측 공간(14), 수용 공간(15), 프로세스측 공간(16)을 포함한다.
반송측 공간(14)은, 단열 부재(11)의 연통 구멍(11a)의 단면 형상(반송측 공간(14)의 개구 형상)과 대략 동일한 단면 형상으로 형성되고, 당해 연통 구멍(11a)과 수용 공간(15)을 연통하고 있다. 프로세스측 공간(16)은, 프로세스측 개구(115)의 개구 형상과 대략 동일한 단면 형상으로 형성되고, 당해 프로세스측 개구(115)와 수용 공간(15)을 연통하고 있다.
반송측 공간(14)과 프로세스측 공간(16) 사이에 마련되는 수용 공간(15)은, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)를 이동 가능하게 수용한다. 수용 공간(15)은, 블록체(12) 내에 연직 방향으로 연장되어 있어, 반송측 공간(14) 및 프로세스측 공간(16)보다도 큰 체적을 갖는다. 수용 공간(15)의 두께(연직 방향과 직교하는 방향의 치수)는, 밸브체(50)의 두께보다도 약간 크게 설정된다.
블록체(12) 내에서 수용 공간(15)을 구성하고, 또한 프로세스 모듈(110)측에 위치하는 내면은, 당해 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)가 접촉하는 피 접촉면(17)을 갖는다. 피 접촉면(17)은, 연직 방향과 평행하게 연장되는 블록체(12)의 내면과 같은 높이로 연속되어, 프로세스측 공간(16)의 주위를 둘러싸고 있다. 피 접촉면(17)은, 밸브체(50)의 사이즈에 따라 다르지만, 예를 들어 프로세스측 공간(16)의 테두리로부터 프로세스측 공간(16)의 짧은 변보다도 짧은 영역을 말한다. 또한, 블록체(12)는, 수용 공간(15)의 하단에 개방부(15a)를 갖고 있고, 이 개방부(15a)는, 게이트 밸브(1)의 구조에 의해 폐색된다. 이하, 게이트 밸브(1)의 구성에 대해서, 2개의 실시 형태를 들어서 구체적으로 설명해 간다.
〔제1 실시 형태〕
도 2에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브(1)는, 베이스(20)와, 경계부(10)의 외측 인접 위치에서 베이스(20)에 고정되는 동작 기구부(25)(제1 이동 기구(30), 제2 이동 기구(40))를 갖는다(도 3도 참조). 또한, 게이트 밸브(1)는, 경계부(10)의 수용 공간(15) 내에 배치되는 밸브체(50)와, 경계부(10) 및 프로세스 모듈의 외측에서 게이트 밸브(1)를 제어하는 제어부(60)를 구비한다.
도 3은, 제1 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1)의 각 구성을 도시하는 개략 사시도이다. 도 4의 (a)는, 도 3의 게이트 밸브(1)의 각 구성을 도시하는 개략 측면도이며, 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 화살표 A 방향에서 본 게이트 밸브(1)의 개략도이다. 도 3, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이, 베이스(20)는, 프로세스 모듈(110A)의 외측이면서 또한 하방에서, 게이트 밸브(1)의 동작 기구부(25)를 고정 및 지지한다. 베이스(20)는, 프로세스 모듈(110A)의 처리 용기(111)에 대하여 고정되는 고정판부(21)와, 고정판부(21)로부터 연장되는 가이드판부(22)를 갖는다. 고정판부(21)와 가이드판부(22)는, 서로 직교해서 이어져 있고, 측면으로 보아 L자상을 띠고 있다. 또한, 베이스(20)는, 프로세스 모듈(110A)에 고정되는 구성에 한정되지 않고, 반송 모듈(120)에 고정되어도 된다.
고정판부(21)는, 적절한 고정 수단(나사 고정, 용착 등)에 의해 처리 용기(111)의 저벽(114)에 설치된다. 가이드판부(22)는, 연직 방향을 따라 길게 연장되어, 반송 모듈(120)측을 면하는 판면에 제1 이동 기구(30)를 보유 지지하고 있다. 가이드판부(22)의 연직 방향을 따른 길이는, 밸브체(50)의 연직 방향의 이동 거리에 따라 적절히 설정되면 된다.
제1 이동 기구(30)는, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)를 연직 방향(제1 직선 궤도: 높이 방향)을 따라 왕복 이동시킨다. 제1 이동 기구(30)는, 가이드판부(22)에 설치되는 연직 가이드 레일(31)과, 연직 가이드 레일(31)을 따라 이동하는 연직 가동체(32)와, 연직 가동체(32)를 이동시키는 연직 액추에이터(33)를 포함한다.
연직 가이드 레일(31)은, 가이드판부(22)에 복수(예를 들어, 한 쌍) 설치되어, 연직 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 있다. 또한, 연직 가이드 레일(31)의 설치수는, 특별히 한정되지 않고 1개만이어도 된다.
연직 가동체(32)는, 가이드판부(22)에 평행(연직 방향)하게 연장되는 연직 프레임부(321)와, 연직 프레임부(321)에 직교하도록 연결되어서 수평 방향으로 연장되는 수평 다이부(322)를 갖는다. 연직 프레임부(321)는, 복수의 연직 가이드 레일(31)에 대응해서 마련되는 복수의 종판 부위(321a)와, 복수의 종판 부위(321a)끼리를 가교하도록 횡방향으로 연장되는 횡판 부위(321b)를 갖는다.
이 연직 프레임부(321)는, 복수의 연직 가이드 레일(31) 각각에 설치되는 복수(상하 한 쌍)의 가이드 부재(34)를 구비한다. 예를 들어, 가이드 부재(34)는, 연직 가이드 레일(31)의 폭 방향 양측에 마련된 안내 홈(31g)을 구름이동 가능한 복수의 구체(도시하지 않음)를 갖는다. 가이드 부재(34)는, 복수의 구체가 연직 가이드 레일(31)에 걸림 결합함으로써, 연직 가동체(32)의 수평 방향의 이탈을 방지하면서, 연직 가이드 레일(31) 상을 이동한다. 즉, 연직 가이드 레일(31) 및 가이드 부재(34)는, 연직 방향(제1 직선 궤도)을 따라 연직 가동체(32)를 직선 운동시키는 직선 운동 베어링(35)을 구성하고 있다.
한편, 수평 다이부(322)는, 프로세스 모듈(110A)의 처리 용기(111)와, 경계부(10)의 블록체(12)의 하방에서, 수평 방향으로 연장되는 평판상으로 형성되어 있다. 수평 다이부(322)의 상면에는, 제2 이동 기구(40)가 고정된다. 수평 다이부(322)의 하면에는, 연직 액추에이터(33)가 연결되어 있다.
연직 액추에이터(33)는, 연직 가동체(32)를 연직 방향(제1 직선 궤도)을 따라 상하 이동시키는 적절한 구동 기구(볼 나사 구동부, 유체압 실린더, 리니어 슬라이더 등)를 적용할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 연직 액추에이터(33)는, 볼 나사 구동부를 적용하고 있다.
연직 액추에이터(33)는, 가이드판부(22)에 고정되는 모터(331)와, 모터(331)에 마련되는 감속 기구(332)와, 감속 기구(332)에 연결되는 볼 나사(333)와, 볼 나사(333)에 나사 결합되고 또한 연직 가동체(32)에 고정되는 너트(334)를 포함한다. 모터(331)는, 가이드판부(22)의 하단부이면서 또한 폭 방향 중앙부에 고정되어 있다. 이 모터(331)는, 도시하지 않은 모터 드라이버를 통해서 게이트 밸브(1)의 제어부(60)에 접속되어, 제어부(60)의 제어 지령에 따라서 회전이 제어된다. 감속 기구(332)는, 모터(331)의 회전 속도를 소정의 감속비로 감속해서 볼 나사(333)를 회전시킨다.
볼 나사(333)는, 감속 기구(332)로부터 연직 방향 상측을 향해서 연장 돌출되어 있다. 너트(334)는, 볼 나사(333)의 회전 운동을 연직 방향을 따른 직선 운동으로 변환한다. 이에 의해, 연직 액추에이터(33)는, 모터(331)의 회전에 따라 볼 나사(333)가 회전함으로써, 너트(334) 및 연직 가동체(32)를 연직 방향으로 변위시킨다.
한편, 제2 이동 기구(40)는, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)를 피 접촉면(17)에 대하여 접촉 및 이격시키는 접촉 이격 방향(제2 직선 궤도)을 따라 왕복 이동시킨다. 이 제2 이동 기구(40)는, 수평 다이부(322)에 설치되는 수평 가이드 레일(41)과, 수평 가이드 레일(41)을 따라 이동하는 수평 가동체(42)와, 수평 가동체(42)를 이동시키는 수평 액추에이터(43)를 포함한다.
수평 가이드 레일(41)은, 수평 다이부(322)에 복수(예를 들어, 한 쌍) 설치되고, 접촉 이격 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 있다. 또한, 수평 가이드 레일(41)의 설치수도, 특별히 한정되지 않고 1개만이어도 된다.
수평 가동체(42)는, 수평 다이부(322)에 평행하게 연장되는 수평 프레임부(421)와, 수평 프레임부(421)로부터 기립해서 그 상단부에서 밸브체(50)를 지지하는 지지체(422)를 갖는다. 수평 프레임부(421)는, 복수의 수평 가이드 레일(41)에 대응해서 마련되는 사이드 부위(421a)와, 복수의 사이드 부위(421a)끼리를 가교하도록 폭 방향으로 연장되는 연결 부위(421b)를 갖는다. 또한, 수평 프레임부(421)(연결 부위(421b))에는, 수평 액추에이터(43)가 연결되어 있다.
이 수평 프레임부(421)도, 복수의 수평 가이드 레일(41) 각각에 설치되는 복수의 가이드 부재(44)를 구비한다. 가이드 부재(34)는, 제1 이동 기구(30)의 가이드 부재(34)와 마찬가지의 구성을 취할 수 있다. 즉, 수평 가이드 레일(41) 및 가이드 부재(44)는, 수평 방향(접촉 이격 방향: 제2 직선 궤도)을 따라 수평 가동체(42)를 직선 운동시키는 직선 운동 베어링(45)을 구성하고 있다.
한편, 지지체(422)는, 수평 프레임부(421)에 복수(예를 들어, 한 쌍) 마련되는 중실 막대 형상의 부재이며, 수평 프레임부(421)로부터 연직 방향 상측으로 연장 돌출되어 있다. 각 지지체(422)는, 경계부(10)(블록체(12))의 외측 하방 위치로부터 블록체(12)의 개방부(15a)를 통해서 수용 공간(15) 내에 삽입되고, 수용 공간(15) 내에서 밸브체(50)를 폭 방향으로 지지하고 있다. 또한, 각 지지체(422)의 하부측은, 지지체(422)의 연직 방향의 강성을 높이기 위해서, 접촉 이격 방향을 따라 넓어지는 삼각 형상으로 형성되어 있다.
그리고, 게이트 밸브(1)는, 블록체(12)와의 접속 개소에, 개방부(15a)를 막는 폐색 부재(55)와, 폐색 부재(55)에 형성된 복수의 지지체용 구멍부(55a)로부터 수용 공간(15)측에 삽입되어 각 지지체(422)를 덮는 복수의 벨로우즈(56)를 갖는다. 폐색 부재(55) 및 각 벨로우즈(56)는, 수용 공간(15)과 블록체(12)의 외측을 차단한다. 각 지지체용 구멍부(55a)는, 지지체(422)가 삽입되는 구멍이며, 접촉 이격 방향을 따라 지지체(422)를 이동 가능한 긴 구멍으로 형성되어 있다. 각 벨로우즈(56)는, 각 지지체용 구멍부(55a)를 둘러싸는 폐색 부재(55)의 주연에 고정되고, 연직 방향을 따라 신축 가능한 주름 상자를 갖는 원통상으로 형성되어 있다. 각 벨로우즈(56)는, 가요성을 갖고 있어, 각 지지체(422)의 덮음 상태를 유지하면서, 각 지지체(422)의 접촉 이격 방향을 따른 이동을 허용한다.
또한, 수평 액추에이터(43)는, 수평 가동체(42)를 접촉 이격 방향(제2 직선 궤도)을 따라 왕복 이동시키는 적절한 액추에이터(볼 나사 구동부, 유체압 실린더, 리니어 슬라이더 등)를 적용할 수 있다. 본 실시 형태에 관한 수평 액추에이터(43)는, 차동 나사 기구(430)를 포함하는 볼 나사 구동부를 적용하고 있다.
이 수평 액추에이터(43)는, 수평 다이부(322)에 고정되는 모터(431)와, 모터(431)에 연결되는 제1 나사(432)와, 제1 나사(432)의 내부에 나사 결합되는 제2 나사(433)와, 제2 나사에 나사 결합되고 또한 수평 가동체(42)에 고정되는 슬라이더(434)를 포함한다. 모터(431)는, 수평 다이부(322)의 일단부이면서 또한 폭 방향 중앙부에 고정되어 있다. 이 모터(431)는, 도시하지 않은 모터 드라이버를 통해서 게이트 밸브(1)의 제어부(60)에 접속되어, 제어부(60)의 제어 지령에 따라서 회전이 제어된다.
도 5는, 수평 액추에이터(43)에 적용되는 차동 나사 기구(430)를 도시하는 개략 종단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 나사(432), 제2 나사(433) 및 슬라이더(434)는, 접촉 이격 방향을 따라 슬라이더(434)를 미소 이송하는 차동 나사 기구(430)를 구성하고 있다. 차동 나사 기구(430)는, 제1 나사(432)의 회전에 따라서 제2 나사(433)를 축 방향으로 이동시키면서 당해 제2 나사(433)를 회전시킨다. 그리고, 슬라이더(434)는, 제2 나사(433)의 외주면에 나사 결합하고 있어, 제2 나사(433)의 회전에 수반하여 제2 나사(433)의 축방향의 이동 거리보다도 짧은 이동 거리로 슬라이드한다. 이에 의해, 수평 가동체(42)는, 접촉 이격 방향의 미소 범위를 고정밀도로 이동할 수 있다.
또한, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)는, 반송측 공간(14)의 단면 형상보다도 한결 큰 직육면체로 형성되어 있다. 상세하게는, 밸브체(50)는, 연직 방향으로 짧고, 폭 방향(접촉 이격 방향에 직교하는 수평 방향)을 따라 길게 형성되고, 또한 접촉 이격 방향을 따라 적절한 두께를 갖는다. 밸브체(50)에 있어서 프로세스 모듈(110)(프로세스측 공간(16))을 면하는 시일면(50a)의 외주부에는, 시일재(51)가 마련되어 있다.
시일재(51)는, 탄성 변형 가능하면서 또한 높은 내열성을 갖는 고무 재료나 엘라스토머 등에 의해 형성되고, 시일면(50a)의 외주부를 주회하는 O링을 구성하고 있다. 시일재(51)는, 제1 이동 기구(30)에 의한 연직 방향의 상승에 의해, 블록체(12)의 피 접촉면(17)에 대향하게 되고, 또한 제2 이동 기구(40)에 의한 접촉 방향의 이동에 수반하여 피 접촉면(17)에 압박된다. 이에 의해, 게이트 밸브(1)는, 프로세스측 공간(16) 및 프로세스 모듈(110)의 처리 공간(111a)을 안정되게 시일하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1)는, 프로세스 모듈(110)측으로 밸브체(50)를 이동시켜서 시일하는 구성이지만, 반송 모듈(120)측으로 밸브체(50)를 이동시켜서 시일하는 구성이어도 된다. 또한, 게이트 밸브(1)의 동작 기구부(25)도 프로세스 모듈(110)에 고정하는 것에 한정되지 않고, 반송 모듈(120)에 고정해도 된다.
게이트 밸브(1)의 제어부(60)는, 1 이상의 프로세서(61), 메모리(62), 도시하지 않은 입출력 인터페이스 및 전자 회로를 갖는 제어용 보드를 적용할 수 있다. 제어부(60)는, 예를 들어 처리 용기(111)의 저벽(114)이나 베이스(20)에 고정되어 있다. 프로세서(61)는, CPU, ASIC, FPGA, 복수의 디스크리트 반도체로 이루어지는 회로 등 중 1개 또는 복수를 조합한 것이다. 메모리(62)는, 휘발성 메모리, 불휘발성 메모리를 포함하고, 게이트 밸브(1)를 동작시키는 프로그램을 기억하고 있다. 또한, 게이트 밸브(1)의 제어부(60)는, 기판 처리 시스템(100)의 제어 장치(160)가 겸해도 된다.
제1 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1)는, 기본적으로는 이상과 같이 형성되고, 이하 그 동작 및 효과에 대해서 설명한다.
기판 처리 시스템(100)은, 프로세스 모듈(110)에 의한 웨이퍼(W)의 처리 시에, 게이트 밸브(1)를 동작해서 프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120)의 경계부(10)의 개폐를 행한다. 게이트 밸브(1)는, 프로세스 모듈(110)의 처리 용기(111)측을 폐색해서 처리 용기(111) 내를 밀폐함으로써, 처리 용기(111) 내의 진공 분위기 및 고온화를 실시 가능하게 한다. 또한, 게이트 밸브(1)는, 프로세스 모듈(110)의 처리 용기(111)측을 개방함으로써, 프로세스 모듈(110)과 반송 모듈(120) 사이에서의 웨이퍼(W)의 반송을 실시 가능하게 한다.
도 6의 (a)는, 게이트 밸브(1)의 폐색 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 6의 (b)는, 밸브체(50)의 폐색 동작을 도시하는 설명도이다. 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브(1)의 제어부(60)는, 기판 처리 시스템(100)의 제어 장치(160)로부터 게이트 밸브(1)의 폐색 지령을 수신하는 것에 기초하여, 폐색 동작을 개시한다(스텝 S11). 폐색 동작의 개시 전에 있어서, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)는, 경계부(10)의 수용 공간(15)의 하측에 설정된 퇴피 위치(DP)에 대기하고 있다. 이에 의해, 프로세스측 공간(16)은, 수용 공간(15)에 대하여 완전 개방되어 있다.
제어부(60)는, 폐색 동작을 개시하면, 먼저 제1 이동 기구(30)를 동작시켜서, 퇴피 위치(DP)로부터 프로세스측 공간(16)에 대향하는 대향 위치(FP)로 밸브체(50)를 상승시킨다(스텝 S12). 이때, 제어부(60)는, 미리 설정된 동작 속도 및 동작 시간의 지령을 모터 드라이버에 출력함으로써, 모터 드라이버로부터 제1 이동 기구(30)의 모터(331)에 적절한 전력을 공급시킨다. 바꾸어 말하면, 제어부(60)는, 피드 포워드 제어에 의해 밸브체(50)를 승강시킨다. 또한, 게이트 밸브(1)는, 모터(331)로부터의 회전 속도 등을 피드백함으로써, 밸브체(50)의 승강 위치를 인식해서 제어를 행하는 구성이어도 된다.
제1 이동 기구(30)는, 직선 운동 베어링(35)(한 쌍의 연직 가이드 레일(31), 가이드 부재(34))에 의해 연직 가동체(32)의 변위를 가이드함으로써, 연직 방향 상측(제1 직선 궤도의 한쪽)을 향해서 연직 가동체(32)를 직선상으로 상승시킨다. 이에 의해, 수평 가동체(42)를 통해서 연직 가동체(32)에 지지되어 있는 밸브체(50)는, 블록체(12)의 수용 공간(15)에 있어서, 블록체(12)의 내면에 접촉하지 않고, 퇴피 위치(DP)로부터 대향 위치(FP)를 향해서 원활하게 이동할 수 있다.
대향 위치(FP)에 밸브체(50)가 도달하면, 제어부(60)는, 제2 이동 기구(40)를 동작시켜서 대향 위치(FP)로부터 시일 위치(SP)로 밸브체(50)를 이동(진출)시킨다(스텝 S13). 이때, 제어부(60)는, 미리 설정된 동작 속도 및 동작 시간의 지령을 모터 드라이버에 출력함으로써, 모터 드라이버로부터 제2 이동 기구(40)의 모터(431)에 적절한 전력을 공급시킨다. 또한, 게이트 밸브(1)는, 제2 이동 기구(40)에서도, 모터(431)로부터의 회전 속도 등을 피드백함으로써, 밸브체(50)의 진출 위치를 인식해서 제어를 행하는 구성으로 해도 된다.
제2 이동 기구(40)는, 모터(431)의 회전에 수반하여, 차동 나사 기구(430)(제1 나사(432), 제2 나사(433), 슬라이더(434))를 동작시킴으로써, 피 접촉면(17)의 접촉 방향(제2 직선 궤도의 한쪽)을 향해서 수평 가동체(42)를 직선상으로 미소 이송한다. 이때, 제2 이동 기구(40)는, 직선 운동 베어링(45)(한 쌍의 수평 가이드 레일(41), 가이드 부재(44))에 의해 수평 가동체(42)의 변위를 가이드함으로써, 접촉 이격 방향을 따라 수평 가동체(42)를 직선상으로 슬라이드시킨다. 즉, 제2 이동 기구(40)는, 수평 가동체(42)의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 밸브체(50)의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시킨다. 수평 가동체(42)의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계는, 예를 들어 수평 액추에이터(43)의 동작 방향, 동작량, 동작 속도, 동작 속도의 시간 변화, 동작력(동작 토크를 포함함), 동작력(동작 토크를 포함함)의 시간 변화 등에 따라서 결정된다. 이에 의해 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 시일 위치(SP)로 이동한 밸브체(50)의 시일재(51)가, 프로세스측 공간(16)의 주위의 피 접촉면(17)의 전체 둘레에 접촉하여, 수용 공간(15)과 프로세스측 공간(16) 사이를 균일적으로 시일할 수 있다.
이상의 폐색 동작에 있어서, 게이트 밸브(1)는, 밸브체(50)를 상승 방향(제1 직선 궤도의 한쪽)의 이동과, 접촉 방향(제2 직선 궤도의 한쪽)의 이동을 2단계의 타이밍에서 순서대로 행하고 있다. 이 때문에, 시일재(51)에 의해 피 접촉면(17)을 시일할 때는, 피 접촉면(17)에 직교하는 방향(접촉 방향)으로부터만 시일재(51)를 압박한다. 따라서, 밸브체(50)가 비스듬히 이동하거나 하여 시일재(51)가 마찰되는 등의 문제가 없어져서, 시일재(51)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 게이트 밸브(1)는, 차동 나사 기구(430)에 의해, 밸브체(50)를 짧은 이동량으로 이동시켜서, 밸브체(50)에 의한 피 접촉면(17)에의 압박력을 적절하게 조정할 수 있다.
여기서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 게이트 밸브는, 제1 구동 장치와 제2 구동 장치가 별도 위치에 마련되어 있고, 게다가 제2 구동 장치는, 시일 시의 밸브체의 압박 방향과 제2 구동 장치의 로드가 이동(진출)하는 방향이 다르다. 이 때문에, 게이트 밸브 전체로서의 기구가 대형화함과 함께, 밸브체의 압박 방향 및 압박력이 시일재에 원활하게 전해지지 않을 가능성이 있다. 예를 들어, 제2 구동 장치의 로드에 의해 밸브체가 비스듬히 기울어서 시일됨으로써, 압박 방향 및 압박력이 불안정해진다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 게이트 밸브는, 밸브체에 단차 형상의 시일재를 설치하고 있는데, 이 경우, 밸브체의 폭 방향 양측의 시일재가, 피 접촉면에 대하여 경사짐으로써, 시일 성능이 저하되게 된다.
이에 반해, 제1 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1)는, 경계부(10) 및 프로세스 모듈(110)의 하측(외측 인접 위치)에 동작 기구부(25)를 구비하고, 게다가 제1 이동 기구(30)에 제2 이동 기구(40)를 탑재하고 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(1)는, 경계부(10) 내에 밸브체(50)의 이동에 관계되는 기구를 구비하지 않아, 경계부(10)를 좁게 할 수 있고, 또한 게이트 밸브(1) 전체로서도 가급적으로 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 게이트 밸브(1)는, 제2 이동 기구(40)의 제2 직선 궤도와, 밸브체(50)의 시일 방향이 일치하고 있기(평행하게 되어 있기) 때문에, 밸브체(50)의 압박 방향 및 압박력으로서 제2 이동 기구(40)의 이동 벡터를 밸브체(50)에 원활하게 전달할 수 있다. 그 결과, 밸브체(50)의 시일 성능을 보다 높일 수 있다.
도 7의 (a)는, 게이트 밸브(1)의 개방 동작을 나타내는 흐름도이며, 도 7의 (b)는, 밸브체(50)의 개방 동작을 도시하는 설명도이다. 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브(1)의 제어부(60)는, 프로세스 모듈(110)의 처리 전이나 처리 후에, 제어 장치(160)로부터 게이트 밸브(1)의 개방 지령을 수신하는 것에 기초하여, 개방 동작을 개시한다(스텝 S21). 개방 동작의 개시 시에, 게이트 밸브(1)의 밸브체(50)는, 시일 위치(SP)에서 피 접촉면(17)을 시일하고 있어, 프로세스측 공간(16)은, 수용 공간(15)에 대하여 완전 폐쇄된 상태로 되어 있다.
제어부(60)는, 개방 동작을 개시하면, 먼저 제2 이동 기구(40)를 동작시켜서, 시일 위치(SP)로부터 대향 위치(FP)까지 밸브체(50)를 이동(후퇴)시킨다(스텝 S22). 제2 이동 기구(40)는, 모터(431)의 역회전에 수반하여, 피 접촉면(17)로부터 이격 방향(제2 직선 궤도의 다른 쪽)을 향해서 수평 가동체(42)를 직선상으로 슬라이드시킨다. 이에 의해, 피 접촉면(17)과 시일재(51)의 고착을 억제하여, 밸브체(50)가 압박 방향과 역방향으로 용이하게 이격된다.
대향 위치(FP)에 밸브체(50)가 도달하면, 제어부(60)는, 제1 이동 기구(30)를 동작시켜서, 대향 위치(FP)로부터 퇴피 위치(DP)로 밸브체(50)를 하강시킨다(스텝 S23). 제1 이동 기구(30)는, 모터(331)의 회전에 수반하여, 하강 방향(제1 직선 궤도의 다른 쪽)을 향해서 연직 가동체(32)를 직선상으로 변위시킨다. 따라서 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(50)는, 블록체(12)의 수용 공간(15)에서 내면에 접촉하지 않고, 밸브체(50)는 퇴피 위치(DP)까지 원활하게 이동할 수 있다.
즉, 개방 동작에서도, 게이트 밸브(1)는, 밸브체(50)를 이격 방향(제2 직선 궤도의 다른 쪽)의 이동과, 하강 방향(제1 직선 궤도의 다른 쪽)의 이동의 2단계의 타이밍에서 이동을 행한다. 이 때문에, 게이트 밸브(1)는, 피 접촉면(17)으로부터 시일재(51)를 원활하게 이격시켜, 시일재(51)가 마찰되는 등의 문제가 없어져서, 시일재(51)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 게이트 밸브(1)는, 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 변형예를 채용할 수 있다. 예를 들어, 게이트 밸브(1)는, 밸브체(50)의 접촉 방향에서의 이동량 또는 압박력의 변화를 직접 검출하여, 시일재(51)의 상태(마모량, 내려앉은 양 등)를 예측하여, 시일재(51)의 이동 위치(압박력)를 조정해도 된다.
일례로서, 게이트 밸브(1)는, 밸브체(50)의 접촉 이격 방향의 위치를 검출하는 위치 센서(도시하지 않음), 또는 밸브체(50)에 가해지는 하중을 검출하는 하중 센서(도시하지 않음) 등을 구비한다. 그리고, 제어부(60)는, 위치 센서의 위치 정보나 하중 센서의 하중 정보를 취득하여, 미리 보유하고 있는 도시하지 않은 맵 정보를 참조하여 시일재(51)의 상태를 예측한다. 또한, 제어부(60)는, 시일재(51)의 마모량이 증가한 것을 예측하면, 제2 이동 기구(40)에 의한 접촉 방향의 이동의 목표 위치를, 보다 피 접촉면(17)측으로 치우치게 보정한다. 이에 의해, 게이트 밸브(1)는, 기판 처리 시스템(100)의 운용 중에 시일재(51)가 마모되어도, 당해 시일재(51)의 시일 성능을 보충하도록 밸브체(50)의 동작을 양호하게 조정할 수 있다.
〔제2 실시 형태〕
도 8은, 제2 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1A)의 각 구성을 도시하는 개략 사시도이다. 도 9는, 도 8의 게이트 밸브(1A)의 개략 측면도이다. 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브(1A)는, 제1 이동 기구(30A)가 접촉 이격 방향으로 이동하고, 제1 이동 기구(30A)에 고정되는 제2 이동 기구(40A)가 연직 방향으로 이동하는 점에서, 제1 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1)와 다르다.
구체적으로는, 게이트 밸브(1A)는, 프로세스 모듈(110)의 외측이면서 또한 하방에서, 게이트 밸브(1A)의 동작 기구부(25A)를 고정하는 베이스(20A)를 갖는다. 베이스(20A)는, 수평 방향으로 연장되는 판상으로 형성되고, 처리 용기(111)의 저벽(114)에 설치된다. 또한, 베이스(20A)는, 프로세스 모듈(110)로부터 경계부(10)까지 연장되어, 블록체(12)의 개방부(15a)를 덮음으로써, 수용 공간(15)을 폐색하는 폐색 부재(55)(도 2 참조)를 겸하고 있다. 또한, 게이트 밸브(1A)(및 게이트 밸브(1))는, 베이스(20, 20A)로서 기능하는 부재를 구비하지 않고, 프로세스 모듈(110) 또는 반송 모듈(120)에 제1 이동 기구(30A)를 직접 설치해도 된다. 이 경우, 프로세스 모듈(110)의 처리 용기(111) 또는 반송 모듈(120)의 하우징(122)이, 본 개시의 베이스(20, 20A)에 상당하게 된다.
제1 이동 기구(30A)는, 베이스(20A)에 설치되는 수평 가이드 레일(36)과, 수평 가이드 레일(36)을 따라 이동하는 수평 가동체(37)와, 수평 가동체(37)를 이동시키는 수평 액추에이터(38)를 포함한다. 수평 가이드 레일(36)은, 베이스(20A)에 복수(한 쌍) 설치되고, 접촉 이격 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 있다. 수평 가동체(37)는, 베이스(20A) 및 수평 가이드 레일(36)과 평행하게 연장되어 있고, 각 수평 가이드 레일(36)에 슬라이드 가능하게 걸림 결합하는 가이드 부재(39)를 상면에 구비하는 한편, 제2 이동 기구(40A)를 하면에 설치하고 있다. 즉, 수평 가이드 레일(36)과 가이드 부재(39)는, 직선 운동 베어링(39a)을 구성하고 있다.
수평 액추에이터(38)는, 수평 가동체(37)를 접촉 이격 방향(제1 직선 궤도)을 따라 왕복 이동시킨다. 이 수평 액추에이터(38)도, 차동 나사 기구(380)를 포함하는 볼 나사 구동부를 적용하고 있다. 수평 액추에이터(38)는, 베이스(20A)에 고정되는 모터(381)와, 모터(381)에 연결되는 제1 나사(382)와, 제1 나사(382)의 내부에 나사 결합되는 제2 나사(383)와, 제2 나사(383)에 나사 결합되고 또한 수평 가동체(42)에 고정되는 슬라이더(384)를 포함한다.
한편, 제2 이동 기구(40A)는, 수평 가동체(37)에 고정되는 통 형상 가이드부(46) 및 연직 액추에이터(47)와, 연직 액추에이터(47)에 고정되는 연직 가동체(48)를 갖는다. 그리고, 연직 가동체(48)에는, 밸브체(50)를 지지하는 복수(예를 들어, 한 쌍)의 지지체(482)가 마련되어 있다.
통 형상 가이드부(46) 및 지지체(482)는, 수평 가동체(37)의 폭 방향 양측에 마련된다. 통 형상 가이드부(46)는, 수평 가동체(37)로부터 연직 방향 하측을 향해서 짧게 돌출되고, 그 축심에 마련된 가이드 구멍(46a)에 지지체(482)를 삽입하고 있음으로써, 지지체(482)의 연직 방향의 승강을 가이드한다. 즉, 통 형상 가이드부(46) 및 지지체(482)는, 연직 방향의 직선 운동 베어링(49)을 구성하고 있다. 또한, 가이드 구멍(46a)과 지지체(482)는, 볼 베어링, 스플라인 베어링 또는 다른 미끄럼 베어링 등의 다양한 베어링 구조를 적용해도 된다.
연직 액추에이터(47)는, 예를 들어 에어 실린더(유체압 실린더)를 적용할 수 있다. 이 경우, 연직 액추에이터(47)는, 실린더부(471)와, 실린더부(471)에 대하여 에어를 유입 및 유출시키는 도시하지 않은 에어 기구와, 실린더부(471)의 축심에 배치되어 에어압에 의해 진퇴하는 로드(472)를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 로드(472)는, 연직 방향 하측으로 연장되어 있고, 그 연장 돌출 단부(하단)에서 연직 가동체(48)를 고정하고 있다.
연직 가동체(48)는, 수평 가동체(37)의 하방에서 폭 방향으로 연장되는 판상으로 형성된 구동 전달 부재(481)와, 구동 전달 부재(481)에 연결되는 지지체(482)를 갖는다. 구동 전달 부재(481)는, 폭 방향 중앙부에 로드(472)가 고정되어 있는 한편, 폭 방향 양측 각각에 지지체(482)가 고정되어 있다.
이상과 같이 구성된 게이트 밸브(1A)는, 제어부(60)의 제어에 기초하여, 제2 이동 기구(40A)에 의해 퇴피 위치(DP)로부터 대향 위치(FP) 사이에서 연직 방향(제2 직선 궤도)을 따라 밸브체(50)를 직선상으로 승강시킨다. 즉, 연직 액추에이터(47)는, 로드(472)를 하방으로 진출시킴으로써 연직 가동체(48) 및 지지체(482)를 통해서 밸브체(50)를 하강시키는 한편, 로드(472)를 상방으로 후퇴시킴으로써 연직 가동체(48) 및 지지체(482)를 통해서 밸브체(50)를 상승시킨다.
그리고, 밸브체(50)를 상승시켜서 대향 위치(FP)에 배치한 후, 게이트 밸브(1A)는, 제1 이동 기구(30A)에 의해 대향 위치(FP)로부터 접촉 위치로 밸브체(50)를 이동시키고, 밸브체(50)의 시일재(51)를 피 접촉면(17)에 압박한다. 제1 이동 기구(30A)는, 차동 나사 기구(380)에 의해 밸브체(50)를 미소 이송한다. 이때, 제1 이동 기구(30A)는, 직선 운동 베어링(39a)에 의해 수평 가동체(37)의 변위를 가이드함으로써, 접촉 이격 방향을 따라 수평 가동체(37)를 직선상으로 슬라이드시킨다. 즉, 제1 이동 기구(30A)는, 수평 가동체(37)의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 밸브체(50)의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시킨다. 수평 가동체(37)의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계는, 예를 들어 수평 액추에이터(38)의 동작 방향, 동작량, 동작 속도, 동작 속도의 시간 변화, 동작력(동작 토크를 포함함), 동작력(동작 토크를 포함함)의 시간 변화 등에 따라서 결정된다. 이에 의해, 제1 이동 기구(30A)는, 피 접촉면(17)에 대하여, 밸브체(50)의 시일재(51)를 적절한 압박 방향 및 압박력으로 가압할 수 있다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1A)로도, 제1 이동 기구(30A) 및 제2 이동 기구(40A)에 의해 밸브체(50)의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있고, 시일재(51)의 내구성을 높이는 것이 가능하게 된다.
이상의 실시 형태에서 설명한 본 개시의 기술적 사상 및 효과에 대해서 이하에 기재한다.
본 개시의 제1 양태는, 2개의 구획의 경계부(10)에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단하는 게이트 밸브(1, 1A)이며, 베이스(20, 20A)와, 베이스(20, 20A)에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체(연직 가동체(32), 수평 가동체(37))를 이동시키는 제1 이동 기구(30, 30A)와, 제1 가동체에 설치되고, 제1 이동 기구(30, 30A)와 다른 타이밍에 동작하여, 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체(수평 가동체(42), 연직 가동체(48))를 이동시키는 제2 이동 기구(40, 40A)와, 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면(17)에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체(50)를 구비하고, 제1 직선 궤도 및 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 피 접촉면(17)에 직교하는 방향과 평행하다.
상기 게이트 밸브(1, 1A)는, 제1 이동 기구(30) 및 제2 이동 기구(40)에 의해 2 방향으로 직선상으로 밸브체(50)를 이동시킴으로써, 시일 시의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있다. 즉, 게이트 밸브(1, 1A)는, 피 접촉면(17)에 대하여 직교하는 방향(접촉 방향)으로 밸브체(50)를 평행하게 이동시킴으로써, 시일재(51)를 피 접촉면(17)에 안정적으로(높은 재현성으로) 압박해서 압박할 수 있다. 그 결과, 게이트 밸브(1, 1A)는, 종래의 링크 기구 등을 이용한 시일 동작에 비하여, 밸브체(50)의 시일재(51)의 마찰이나 고착을 억제하여, 시일재(51)의 내구성을 높일 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A)는, 경계부(10)의 외측 인접 위치에 마련되어 있다. 이에 의해, 게이트 밸브(1, 1A)는, 경계부(10)의 두께를 가급적 작게 할 수 있어, 게이트 밸브(1, 1A)가 마련되어 있는 시스템의 소형화를 촉진시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 2개의 구획 중 한쪽은, 기판을 처리하는 처리 용기(111)의 처리 공간(111a)이며, 적어도 제1 이동 기구(30)는, 처리 용기(111)의 하방에 마련되어 있다. 게이트 밸브(1, 1A)는, 밸브체(50)를 이동시키는 동작 기구부(25, 25A)의 일부가 처리 용기(111)의 하방에 위치함으로써, 경계부(10)를 보다 한층 소형화할 수 있다.
또한, 경계부(10)는, 밸브체(50)를 이동 가능하게 수용하는 수용 공간(15)을 갖고, 밸브체(50)와 제2 가동체(수평 가동체(42), 연직 가동체(48))는, 경계부(10)의 외부로부터 수용 공간(15)에 걸쳐서 연장 돌출되는 지지체(422, 482)를 통해서 연결되고, 지지체(422, 482)의 주위에는, 수용 공간(15)을 폐색하고 있는 부분으로부터 당해 수용 공간(15)으로 연장되어, 지지체(422, 482)를 둘러싸는 벨로우즈(56)를 구비한다. 이에 의해, 게이트 밸브(1, 1A)는, 벨로우즈(56)의 내부에 이어지는 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A)를 대기측에 설치할 수 있어, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A)를 안정되게 동작시키는 것이 가능하게 된다. 특히, 진공 분위기나 가스가 공급되는 공간에 밸브체(50)가 배치될 경우에, 게이트 밸브(1, 1A)는 공간의 상태 변화를 억제할 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A)는, 직선 운동 베어링(35, 39a, 45, 49)을 갖는다. 이에 의해, 게이트 밸브(1, 1A)는, 제1 직선 궤도 및 제2 직선 궤도를 따라 밸브체(50)를 원활하게 이동시킬 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A) 중 피 접촉면(17)을 향해서 밸브체(50)를 이동시키는 것은, 밸브체(50)를 미소 이송 가능한 차동 나사 기구(380, 430)를 포함한다. 이에 의해, 게이트 밸브(1, 1A)는, 피 접촉면(17)에 밸브체(50)를 접촉시킬 때, 보다 고정밀도로 밸브체(50)를 이동시키는 것이 가능하게 되고, 시일 시의 압박력을 적절하게 제어할 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30)는, 제1 직선 궤도로서 연직 방향으로 제1 가동체(연직 가동체(32))를 승강시키고, 제2 이동 기구(40)는, 제2 직선 궤도로서 피 접촉면(17)에 직교하는 방향과 평행하게 제2 가동체(수평 가동체(42))를 이동시킨다. 이에 의해, 게이트 밸브(1)는, 제1 이동 기구(30)에 의해 밸브체(50)를 상승시킨 후, 제2 이동 기구(40)에 의해 밸브체(50)를 피 접촉면(17)을 향해서 이동함으로써, 시일을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 베이스(20)는, 연직 방향을 따라 연장되고, 제1 이동 기구(30)는, 베이스(20)에 마련된 연직 가이드 레일(31)과, 연직 가이드 레일(31)을 따라 제1 가동체(연직 가동체(32))를 이동시키는 연직 액추에이터(33)를 갖고, 제1 가동체는, 연직 방향으로 연장되는 종 연장부(연직 프레임부(321))와, 종 연장부에 이어짐과 함께 수평 방향으로 연장되는 횡 연장부(수평 다이부(322))를 갖고, 제2 이동 기구(40)는, 횡 연장부에 마련된 수평 가이드 레일(41)과, 수평 가이드 레일(41)을 따라 제2 가동체(수평 가동체(42))를 이동시키는 수평 액추에이터(43)를 갖는다. 이에 의해, 게이트 밸브(1)는, 밸브체(50)의 2개의 궤도를 따른 이동을, 한층 원활하게 행할 수 있다.
또한, 제2 이동 기구(40)는, 제2 가동체(수평 가동체(42))의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 밸브체(50)의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시킨다. 이에 의해, 게이트 밸브(1)는, 제2 이동 기구(40)의 동작을 밸브체(50)의 동작으로서 원활하게 전달할 수 있다. 그 결과, 복수의 기계 요소의 동작이 일치하지 않는 기구(예를 들어 링크 기구)를 적용한 구성에 비하여, 밸브체(50)를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30A)는, 제1 직선 궤도로서 피 접촉면(17)에 직교하는 방향과 평행하게 제1 가동체(수평 가동체(37))를 이동시키고, 제2 이동 기구(40A)는, 제2 직선 궤도로서 연직 방향으로 제2 가동체(연직 가동체(48))를 승강시킨다. 이에 의해, 게이트 밸브(1A)는, 제2 이동 기구(40A)에 의해 밸브체(50)를 상승시킨 후, 제1 이동 기구(30A)에 의해 밸브체(50)를 피 접촉면(17)을 향해서 이동함으로써, 시일을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 베이스(20A)는, 수평 방향을 따라 연장되고, 제1 이동 기구(30A)는, 베이스(20)에 마련된 수평 가이드 레일(36)과, 수평 가이드 레일(36)을 따라 제1 가동체(수평 가동체(37))를 이동시키는 수평 액추에이터(38)를 갖고, 제2 이동 기구(40A)는, 제1 가동체에 마련된 연직 안내 부재(통 형상 가이드부)와, 연직 안내 부재를 따라 제2 가동체(연직 가동체(48))를 이동시키는 연직 액추에이터(47)를 갖는다. 이 경우에도, 게이트 밸브(1A)는, 밸브체(50)의 2개의 궤도를 따른 이동을, 한층 원활하게 행할 수 있다.
또한, 제1 이동 기구(30A)는, 제1 가동체(수평 가동체(37))의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 밸브체(50)의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시킨다. 이에 의해, 게이트 밸브(1A)로도, 제1 이동 기구(30A)의 동작을, 밸브체(50)의 동작으로서 원활하게 전달할 수 있다.
또한, 게이트 밸브(1, 1A)는, 반도체 제조 장치에 마련된다. 이에 의해, 게이트 밸브(1, 1A)는, 반도체 제조 장치에 있어서 반도체를 제조하는 공간의 개폐를 고정밀도로 제어할 수 있어, 밸브체(50)의 내구성이 높아진다. 따라서 게이트 밸브(1, 1A)는, 반도체 제조 장치의 메인터넌스 주기를 연장시킬 수 있다.
또한, 본 개시의 제2 양태는, 기판을 처리하는 프로세스 모듈(110)과, 프로세스 모듈(110)에 기판(웨이퍼(W))을 반송하는 반송 모듈(120)과, 프로세스 모듈(110) 및 반송 모듈(120)의 경계부(10)에 마련되는 게이트 밸브(1, 1A)를 구비하는 기판 처리 시스템(100)이며, 게이트 밸브(1, 1A)는, 베이스(20, 20A)와, 베이스(20, 20A)에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체(연직 가동체(32), 수평 가동체(37))를 왕복 이동시키는 제1 이동 기구(30, 30A)와, 제1 가동체에 설치되고, 제1 이동 기구(30, 30A)와 다른 타이밍에 동작하여, 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체(수평 가동체(42), 연직 가동체(48))를 왕복 이동시키는 제2 이동 기구(40, 40A)와, 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면(17)에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체(50)를 구비하고, 제1 직선 궤도 및 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 피 접촉면(17)에 직교하는 방향과 평행하다.
또한, 본 개시의 제3 양태는, 2개의 구획의 경계부(10)에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단하는 게이트 밸브(1, 1A)의 동작 방법이며, 게이트 밸브(1, 1A)는, 베이스(20, 20A)와, 베이스(20, 20A)에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체(연직 가동체(32), 수평 가동체(37))를 이동시키는 제1 이동 기구(30, 30A)와, 제1 가동체에 설치되고, 제1 이동 기구(30, 30A)와 다른 타이밍에 동작하여, 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체(수평 가동체(42), 연직 가동체(48))를 이동시키는 제2 이동 기구(40, 40A)와, 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면(17)에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체(50)를 구비하고, 제1 직선 궤도 및 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 피 접촉면(17)에 직교하는 방향과 평행하고, 동작 방법에서는, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A) 중 한쪽을 먼저 동작해서 밸브체(50)를 퇴피 위치(DP)로부터 대향 위치(FP)로 이동시키는 제1 공정과, 제1 공정 후에, 제1 이동 기구(30, 30A) 및 제2 이동 기구(40, 40A) 중 다른 쪽을 동작해서 밸브체(50)를 대향 위치(FP)로부터 피 접촉면(17)에 접촉하는 시일 위치(SP)로 이동시키는 제2 공정을 행한다.
상기 제2 양태 및 제3 양태에서도, 시일 시의 압박 방향 및 압박력을 고정밀도로 제어할 수 있다.
금회 개시된 실시 형태에 관한 게이트 밸브(1, 1A)는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니다. 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있으며, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.

Claims (15)

  1. 2개의 구획의 경계부에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단하는 게이트 밸브이며,
    베이스와,
    상기 베이스에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체를 이동시키는 제1 이동 기구와,
    상기 제1 가동체에 설치되고, 상기 제1 이동 기구와 다른 타이밍에 동작하여, 상기 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체를 이동시키는 제2 이동 기구와,
    상기 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체를 포함하고,
    상기 제1 직선 궤도 및 상기 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행한, 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구는, 상기 경계부의 외측 인접 위치에 마련되어 있는, 게이트 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 2개의 구획 중 한쪽은, 기판을 처리하는 처리 용기의 처리 공간이며,
    적어도 상기 제1 이동 기구는, 상기 처리 용기의 하방에 마련되어 있는, 게이트 밸브.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 경계부는, 상기 밸브체를 이동 가능하게 수용하는 수용 공간을 갖고,
    상기 밸브체와 상기 제2 가동체는, 상기 경계부의 외부로부터 상기 수용 공간에 걸쳐서 연장 돌출되는 지지체를 통해서 연결되고,
    상기 지지체의 주위에는, 상기 수용 공간을 폐색하고 있는 부분으로부터 당해 수용 공간으로 연장되어, 상기 지지체를 둘러싸는 벨로우즈를 포함하는, 게이트 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구는, 직선 운동 베어링을 포함하는, 게이트 밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구 중 상기 피 접촉면을 향해서 상기 밸브체를 이동시키는 것은, 상기 밸브체를 미소 이송 가능한 차동 나사 기구를 포함하는, 게이트 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이동 기구는, 상기 제1 직선 궤도로서 연직 방향으로 상기 제1 가동체를 승강시키고,
    상기 제2 이동 기구는, 상기 제2 직선 궤도로서 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행하게 상기 제2 가동체를 이동시키는, 게이트 밸브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 베이스는, 상기 연직 방향을 따라 연장되고,
    상기 제1 이동 기구는, 상기 베이스에 마련된 연직 가이드 레일과, 상기 연직 가이드 레일을 따라 상기 제1 가동체를 이동시키는 연직 액추에이터를 포함하고,
    상기 제1 가동체는, 상기 연직 방향으로 연장되는 종 연장부와, 종 연장부에 이어짐과 함께 수평 방향으로 연장되는 횡 연장부를 포함하고,
    상기 제2 이동 기구는, 상기 횡 연장부에 마련된 수평 가이드 레일과, 상기 수평 가이드 레일을 따라 상기 제2 가동체를 이동시키는 수평 액추에이터를 포함하는, 게이트 밸브.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제2 이동 기구는, 상기 제2 가동체의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 상기 밸브체의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시키는, 게이트 밸브.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이동 기구는, 상기 제1 직선 궤도로서 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행하게 상기 제1 가동체를 이동시키고,
    상기 제2 이동 기구는, 상기 제2 직선 궤도로서 연직 방향으로 상기 제2 가동체를 승강시키는, 게이트 밸브.
  11. 제10항에 있어서, 상기 베이스는, 수평 방향을 따라 연장되고,
    상기 제1 이동 기구는, 상기 베이스에 마련된 수평 가이드 레일과, 상기 수평 가이드 레일을 따라 상기 제1 가동체를 이동시키는 수평 액추에이터를 포함하고,
    상기 제2 이동 기구는, 상기 제1 가동체에 마련된 연직 안내 부재와, 상기 연직 안내 부재를 따라 상기 제2 가동체를 이동시키는 연직 액추에이터를 포함하는, 게이트 밸브.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 제1 이동 기구는, 상기 제1 가동체의 가동체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계를 상기 밸브체의 밸브체 기준 위치로부터의 변위와 시간의 관계와 일치시키는, 게이트 밸브.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 밸브는, 반도체 제조 장치에 마련되는, 게이트 밸브.
  14. 기판을 처리하는 프로세스 모듈과, 상기 프로세스 모듈에 상기 기판을 반송하는 반송 모듈과, 상기 프로세스 모듈 및 상기 반송 모듈의 경계부에 마련되는 게이트 밸브를 구비하는 기판 처리 시스템이며,
    상기 게이트 밸브는,
    베이스와,
    상기 베이스에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체를 이동시키는 제1 이동 기구와,
    상기 제1 가동체에 설치되고, 상기 제1 이동 기구와 다른 타이밍에 동작하여, 상기 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체를 이동시키는 제2 이동 기구와,
    상기 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체를 포함하고,
    상기 제1 직선 궤도 및 상기 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행한, 기판 처리 시스템.
  15. 2개의 구획의 경계부에 마련되고, 당해 2개의 구획 사이의 연통을 차단하는 게이트 밸브의 동작 방법이며,
    게이트 밸브는,
    베이스와,
    상기 베이스에 설치되고, 제1 직선 궤도를 따라 제1 가동체를 이동시키는 제1 이동 기구와,
    상기 제1 가동체에 설치되고, 상기 제1 이동 기구와 다른 타이밍에 동작하여, 상기 제1 직선 궤도와 직교하는 제2 직선 궤도를 따라 제2 가동체를 이동시키는 제2 이동 기구와,
    상기 제2 가동체에 설치되고, 피 접촉면에 접촉해서 시일을 행하는 밸브체를 포함하고,
    상기 제1 직선 궤도 및 상기 제2 직선 궤도 중 어느 한쪽은, 상기 피 접촉면에 직교하는 방향과 평행하고,
    동작 방법에서는, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구 중 한쪽을 먼저 동작해서 상기 밸브체를 퇴피 위치로부터 대향 위치로 이동시키는 제1 공정과,
    상기 제1 공정 후에, 상기 제1 이동 기구 및 상기 제2 이동 기구 중 다른 쪽을 동작해서 상기 밸브체를 대향 위치로부터 상기 피 접촉면에 접촉하는 시일 위치로 이동시키는 제2 공정을 행하는, 게이트 밸브의 동작 방법.
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